JP2011056326A

JP2011056326A - アスベストの無害化処理方法およびプラズマ放電処理水生成装置

Info

Publication number: JP2011056326A
Application number: JP2007144074A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tamaru; 滋田丸; Yumi Kusanagi; 由美草薙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2011-03-24
Also published as: WO2008146876A1

Abstract

【課題】高温処理炉による燃焼処理やフッ化水素による劣化処理を特別に行うことなくアスベストを安全に無害化処理できるようにする。
【解決手段】アスベスト構成分子内のマグネシウム原子の少なくとも一部をカルシウム原子と置換する反応と、前記アスベスト構成分子内の水酸基にアルコキシランを結合させる反応とに基づいて、アスベストの針状結晶を膨張、固化させ且つその固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化することにより、アスベストを無害化する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、アスベストの無害化処理方法、並びにその処理に用いるプラズマ放電処理水を生成するプラズマ放電処理水生成装置に関する。

建物や各種配管設備、プラント設備等において従来より広く使用されてきたアスベストの人体に及ぼす健康被害が社会問題となっている。即ち、アスベストは、それ自体は無毒であるものの、それが針状結晶構造を有するが故に肺等の内臓の奥部に永く突き刺さったままとなって肺ガンや中皮腫等の重大な病気を発症することが知られており、そのため、既に使用されているアスベストをいかに安全に且つ低コストで回収し、廃棄処理するかが緊急の課題となっている。

そこで、例えばアスベストの回収現場において、アスベストを、これが付着したアスベスト施工壁面から人手により剥離し、それらを纏めて高温処理炉で加熱してアスベストの針状結晶構造を溶融、無害化することが行われているが、この場合には、回収現場でアスベストを施工壁面より剥離する際に有害なアスベストが飛散するため、その飛散を防ぐ手だてが必要で作業が非常に煩雑になり、また高温処理炉はその絶対数が足りない上、燃焼温度が高く（1300〜1600°Ｃ）、その運転コストが嵩む等の問題がある。

また上記高温処理炉の燃焼温度を600 °Ｃ前後に下げるために、フッ化水素によりアスベストを燃焼前に予め劣化させて比較的低温でも燃焼し易くしておくことが考えられるが、その場合には、燃焼処理時に猛毒であるフッ化水素ガスが発生するといった別の問題がある。

さらに長年使用されてきた建物や各種設備の壁面に付着しているアスベストには、使用に伴う種々の汚れ（例えば油、車の排気ガス等）で表面が覆われ、各種の処理薬剤がアスベストに浸透しにくい問題もある。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、高温処理炉による燃焼処理やフッ化水素による劣化処理を特別に行うことなくアスベストを安全に無害化できるようにしたアスベストの無害化処理方法、並びにその処理に用いるプラズマ放電処理水を生成するプラズマ放電処理水生成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、アスベスト構成分子内のマグネシウム原子の少なくとも一部をカルシウム原子と置換する反応と、前記アスベスト構成分子内の水酸基にアルコキシランを結合させる反応とに基づいて、アスベストの針状結晶を膨張、固化させ且つその固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化することにより、アスベストを無害化することを特徴とする。

また請求項２の発明は、アルコキシランをアルコール系溶剤に混ぜた溶液中に、水と反応して固化するカルシウム塩と、マグネシウムよりもイオン化傾向の低いＫ、Ｃａ又はＮａのうちの少なくとも１種の強酸塩とを混ぜて得られる処理溶液を作成し、この処理溶液をアスベストに接触、吸収させ、更にそのアスベストに水を作用させることにより、該アスベストの針状結晶を膨張、固化させ、その固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化して、アスベストを無害化することを特徴とする。

また請求項３の発明は、請求項２の発明の前記特徴に加えて、予めプラズマ放電処理された水を、前記アスベストに作用させる前記水として用いることを特徴とする。

また請求項４の発明は、請求項２の発明の前記特徴に加えて、水を貯留した水槽と、この水槽の水面上の空間に配設される放電用の陽電極と、この水槽の水中に少なくとも一部を臨ませた陰電極と、その陰電極より水中に電子を過度に放出させて陽電極と水面との間でプラズマ放電を生じさせ得るように該陽電極と陰電極との間で高電圧放電を行うための高電圧放電手段とを少なくとも備えたプラズマ放電処理水生成装置を用いてプラズマ放電処理水を作成し、そのプラズマ放電処理水を、前記アスベストに作用させる前記水として用いることを特徴とする。

また請求項５の発明は、請求項３又は４の発明の前記特徴に加えて、前記処理溶液中にアスベストを投入、攪拌した後、その処理溶液に前記プラズマ放電水を添加、攪拌することにより、アスベストの針状結晶を膨張、固化させ且つその固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化することを特徴とする。

また請求項６の発明は、前記請求項４に記載のアスベストの無害化処理方法の実施に用いるプラズマ放電処理水生成装置であって、前記水槽が、その内部を少なくとも２室に分割する堰を備え、その２室間には、その第１室から第２室に向けて水を強制的に還流させる還流手段が設けられていて、その第２室に還流された水が前記堰の上端部を超えて第１室側にオーバフロー可能であり、前記堰の上端部には、そこをオーバフローしようとする水の中に少なくとも一部が浸漬されるように前記陰電極が該上端部の長手方向に沿って配設されることを特徴とする
さらに請求項７の発明は、請求項６に記載のプラズマ放電処理水生成装置の構成に加えて、前記陰電極は、金網で前記堰の上端部にこれを跨ぐように形成され、前記陽電極は、前記陰電極の上方空間に前記堰の上端部の長手方向に互いに間隔をおいて並設されて各々の先端が該陰電極に向かって延びる導電性材料よりなる多数の放電用針を備えることを特徴とする。

尚、本発明において、「水中に電子を過度に放出させ」とは、水槽内の水が電子を保持できるマイナス電荷数を超えて水中に多数の電子を放出させること、即ち水中に電子を過飽和状態となってもなお放出させることを意味している。この電子の過度の放出により、余剰の電子は水面から空中の放電用陽電極に向かって飛び出し可能となる。

以上のように本発明によれば、アスベスト構成分子内のマグネシウム原子の少なくとも一部をカルシウム原子と置換する反応と、アスベスト構成分子内の水酸基にアルコキシランを結合させる反応とを利用して、アスベストの針状結晶を膨張、固化させ、且つその固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化できるようにしたので、アスベストの有害な針状結晶構造を簡単に消滅させてアスベストを無害化でき、その無害化のために高温処理炉による燃焼処理やフッ化水素による劣化処理を特別に行う必要はなくなり、処理コストの節減を図ることができる。しかも、その無害化されたアスベストは、建設資材として有効に利用できる他、土中にそのまま廃棄しても周囲環境を汚染する心配がない。

また特に請求項３，４又は５の発明によれば、予めプラズマ放電処理された水を、アスベストに作用させる水として用いるので、そのプラズマ放電処理水がアスベスト表面部への高い浸透性と親油性を発揮して、種々の汚れ（例えば油、車の排気ガス等）で表面が覆われるアスベストに対しても処理溶液を十分且つ迅速に浸透させることができ、その上、このプラズマ放電処理水が、アルコキシランを含む処理溶液のゾルゲル反応を効果的に促進して、反応時間の短縮を図ることができ、それらの結果、処理作業の効率向上に大いに寄与することができる。

また特に請求項６の発明によれば、水槽の第１室と第２室間で水を連続的に循環させながらその水に対しプラズマ放電処理を継続的且つ十分に行うことができるため、プラズマ放電処理水の量産化やコスト節減を図る上で有利である。

また特に請求項７の発明によれば、多数の放電用針から水面に向かって多数の（従って広範囲に亘り）プラズマ放電流を発生させることができ、そのプラズマ放電効果によりプラズマ放電処理を効率よく行うことができる。

本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。

添付図面において、図１〜図６は、本発明のアスベスト無害化処理方法の実施に用いるプラズマ放電処理水を生成するためのプラズマ放電処理水生成装置の第１実施例を示すものであって、図１は、プラズマ放電処理水生成装置を示す全体縦断面図、図２は、前記プラズマ放電処理水生成装置の平断面図（図１の２−２線断面図）、図３は、図１の３矢視部の拡大縦断面図、図４は、プラズマ放電の原理を説明するための実験モデル図、図５は、陽電極と陰電極間でのプラズマ放電流の発生状態を簡略的に示す説明図である。また図６は、プラズマ放電処理水生成装置の第２実施例を示す、図１対応図であり、さらに図７は、プラズマ放電処理水生成装置の第３実施例を示す、図１対応図である。さらに図８〜図１１は、プラズマ放電処理水生成装置の第４実施例を示すものであって、図８は、プラズマ放電処理水生成装置を示す全体縦断面図、図９は、図８の９矢視平面図、図１０は、プラズマ放電処理水生成装置の要部を示す斜視図（図８の１０矢視より見た斜視図）、図１１は、陽電極と陰電極間でのプラズマ放電流の発生状態を簡略的に示す説明図（図１０の１１−１１線拡大断面図である。さらにまた図１２は、光学顕微鏡（倍率３０００倍）により撮影したクリソタイルを示す光学顕微鏡写真であって、（Ａ）は無害化処理前の状態を、また（Ｂ）は無害化処理後の状態を示しており、また図１３は、クリソタイルの針状結晶の状態変化を示すための光学顕微鏡写真の拡大写真であって、（Ａ）は、本発明方法によりクリソタイルの針状結晶が溶解した直後の状態（処理の開始から２時間後）を示し、（Ｂ）は、同方法によりクリソタイルの針状結晶が溶解後、ガラス化した状態（処理の開始から３日後）を示す。

本発明方法により無害化処理すべきアスベストとしては、例えば、白石綿と呼ばれるクリソタイルすなわちＭｇ₆Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈、青石綿と呼ばれるクロシドライトすなわちＮａ₂（Ｆｅ²⁺，Ｍｇ）₃（Ｆｅ³⁺）₂Ｓｉ₈Ｏ₂₂（ＯＨ）₂、茶石綿と呼ばれるアモサイトすなわち（Ｆｅ²⁺，Ｍｇ）₇Ｓｉ₈Ｏ₂₂（ＯＨ）₂が挙げられ、これらアスベストを構成する分子内にはマグネシウム原子が必ず存在している。

これらアスベストの針状結晶を膨張、固化させ、且つその固化後のガラス化反応で針状結晶を溶解させた状態でガラス化してアスベストを無害化するために、本発明では、アスベスト構成分子内のマグネシウム原子の少なくとも一部をカルシウム原子と置換する反応と、アスベスト構成分子内の水酸基にアルコキシランを結合させる反応とが利用される。このようなアスベスト分子内部でのマグネシウム原子からカルシウム原子への置換によれば、その両原子の大きさの違いに起因してアスベストの針状結晶構造に物理的変化を生じさせて針状結晶の膨脹を容易にし、またアスベスト構成分子内の水酸基に結合したアルコキシランがガラス化する過程で、アスベストの膨脹、固化した針状結晶が容易に溶解し、その後にガラス化する。

そして、このようなアスベスト無害化のための一連の処理に際しては、従来のように高温処理炉による燃焼処理やフッ化水素による劣化処理を特別に行う必要はなくなるため、作業環境を良好に保ちつつコスト節減を図ることができる。またこのようにして無害化（即ち針状結晶構造が完全に溶解）されガラス化されたアスベストは、無害の建設資材として利用できる他、土中にそのまま廃棄しても周囲環境を汚染する心配がない。

ところでアスベストの構成分子内のマグネシウム原子をカルシウム原子と置換するに当り、例えば水溶液中での弱酸塩及び強酸塩の金属相互の置換反応が利用され、そのため、マグネシウム原子とカルシウム原子との上記置換を容易に行うことができる。

また特に本実施例では、アルコキシラン：ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃を、アルコール系溶剤、例えばイソプロピルアルコール：（ＣＨ₃）₂ＣＨＯＨに混ぜた溶液中に、水と反応して固化するカルシウム塩、例えば石膏：ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏと、マグネシウムよりもイオン化傾向の低いＫ、Ｃａ又はＮａのうちの少なくとも１種の強酸塩、例えばフッ化カルシウム：ＣａＦ₂（ホタル石）を混ぜて処理溶液を作成し、この処理溶液をアスベスト、例えばクリソタイル（白石綿）Ｍｇ₆Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₆に接触、吸収させ、更にそのクリソタイルに水、好ましくはプラズマ放電水を作用させることにより、そのクリソタイルの有害とされる針状結晶を膨張、固化させ、その固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化できるため、該クリソタイルが無害化される。

前記無害化処理において、水と反応して固化するカルシウム塩としての石膏に代えて、例えば塩化カルシウム：ＣａＣｌ・２Ｈ₂Ｏを用いてもよい。さらにマグネシウムよりもイオン化傾向の低いＫ、Ｃａ又はＮａのうちの少なくとも１種の強酸塩を作るための酸としては、ケイ酸ＳｉＯ₃ ^2-より酸性力の強い酸、例えばフッ酸が用いられ、この場合、フッ化カルシウムＣａＦ₂に代えて、例えばホウフッ化カリウムＫＢＦ₄を用いてもよい。またアルコキシランのＳｉの数は１〜３程度が適している。

また前記処理溶液は、これをアスベスト、例えばクリソタイル（白石綿）Ｍｇ₆Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈に対し図示しない噴霧手段により噴霧し又は図示しない塗布手段により塗布することで、クリソタイルに接触、吸収させた後、これに更に水、好ましくはプラズマ放電水を噴霧し或いは塗布するようにしてもよい。或いは、処理タンク内で作成、貯溜した前記処理溶液中に、処理すべきクリソタイルを投入、攪拌した後、その処理溶液に前記プラズマ放電水を添加、攪拌するようにしてもよい。

また本実施例では、前記処理溶液が接触、吸収されたアスベストに作用させる水として、後述するプラズマ放電処理水生成装置Ａを用いて得られたプラズマ放電処理水が使用される。このようなプラズマ放電処理水を用いると、そのプラズマ放電処理水がアスベスト表面部への高い浸透性と親油性を発揮して、種々の汚れ（例えば油、車の排気ガス等）で表面が覆われるアスベストに対しても処理溶液を十分且つ迅速に浸透させることができ、その上、このプラズマ放電処理水が、アルコキシラン及びアルコール系溶剤（例えばイソプロピルアルコール）の混合溶液よりなる処理溶液のゾルゲル反応を効果的に促進して、反応時間の短縮が図られ、それらの結果、処理作業の効率を高めることができる。この場合、プラズマ放電水の添加量は多ければ多いほど反応時間の短縮化が図られるが、処理すべきクリソタイル（白石綿）とほぼ同じ重量が適量である。

而して、クリソタイル（白石綿）を無害化処理前から処理後にかけて、光学顕微鏡により撮影した結果、本発明の無害化処理方法によりクリソタイルの膨脹、固化した針状結晶が溶解した後、ガラス化されることが確認できた。

即ち、図１２（Ａ）は、光学顕微鏡（倍率３０００倍）により撮影した無害化処理前のクリソタイルを示し、また図１２（Ｂ）は、同倍率で、本発明方法によりクリソタイルの針状結晶がガラス化した状態を示す。また図１３（Ａ）は、本発明方法によりクリソタイルの針状結晶が溶解した直後の状態（処理の開始から２時間後）を示す光学顕微鏡写真の拡大写真であり、また図１３（Ｂ）は、同方法によりクリソタイルの針状結晶が溶解後、ガラス化した状態（処理の開始から３日後）を示す同様の拡大写真である。これら写真によれば、クリソタイル（白石綿）の針状結晶が本発明方法により徐々に溶解し、最終的にはガラス化して、無害化されたことが窺い知れる。

次に図１〜図５を参照して、前記したアスベスト無害化処理方法の実施に用いるプラズマ放電処理水を生成するためのプラズマ放電処理水生成装置Ａの第１実施例について説明する。このプラズマ放電処理水生成装置Ａにおいて、固定ベース１上には、水槽支持台２と、その一側に起立する支柱３とが固定的に設けられており、これら固定ベース１、支持台２および支柱３はいずれも絶縁体より構成される。水槽支持台２上には、銅線を渦巻き状に且つ多層に巻き回してなる扁平円板状の渦巻きコイル４が載置、固定され、更にその渦巻きコイル４の上面に、絶縁体又は誘電体製（例えばガラス、ＰＥＴ樹脂等）の水槽Ｖが載置、固定されている。

その水槽Ｖ内には、プラズマ放電処理すべき水Ｗが入れられており、その水中に浸漬されてマイナス電荷、即ち電子を帯電可能な帯電部材５が、水槽Ｖの底壁Ｖａ上に載置、固定される。この帯電部材５は、図示例では活性炭素繊維を平板状の所定形状に成形して構成され、その活性炭素繊維の正孔（ＯＨ基）に電子を帯電し得るようになっている。而してこの実施例では、絶縁体又は誘電体よりなる水槽底壁Ｖａと、帯電部材５と、渦巻きコイル４とが互いに協働して本発明の陰電極Ｍを構成している。

また支柱３の上部には、水槽Ｖの上部空間に向かって延びる支持腕３ａが連設されており、この支持腕３ａの先部には、水槽Ｖの水面Ｗｆ上の空中に配置した放電用の陽電極Ｐが支持される。次にこの放電用の陽電極Ｐの構造の一例を、図３を併せて参照して具体的に説明する。

その陽電極Ｐは、水槽Ｖの水面Ｗｆ上の空中に相互に間隔をおいて並設されると共に各先端が水槽Ｖ内の水面に向かって下向きに延びる多数の放電用針７と、それら放電用針７の上部が貫通、支持される絶縁性基板８と、その絶縁性基板８の上面と各放電用針７の膨大頭部との間に介装されて各放電用針７を絶縁性基板８上に安定よく支持させるワッシャリング９と、絶縁性基板８の下面に重ねられて各放電用針７相互を電気的に接続する平板状の導電部材１０と、絶縁性基板８の上下両面にそれぞれ接着又は接合されて各放電用針７の上半部とワッシャリング９と導電部材１０とを覆う上下一対の絶縁性カバー１１とより構成される。その絶縁性カバー１１の下面からは各放電用針７の先鋭な下半部７ａが突出して延びており、また、導電部材１０の一部は、絶縁カバー１１の側部から外部に引き出されていて、その引き出し部には、後述する高周波高電圧パルス放電用電源Ｅの印加側端子Ｅａから延びる印加側の外部配線Ｌａが接続される。

前記放電用針７の構成材料としては、導電性を有する金属、望ましくは耐腐食性の金属（例えばステンレス）が選択される。また前記絶縁性基板８の構成材料としては、絶縁性材料、例えばガラスエポキシ基板、ポリアミド基板、石英ガラス基板等が選択される。また前記ワッシャリング９の構成材料としては、放電用針７の頭部に対する固定、支持に適した材料であれば、導電性の有無に関係なく選択される。さらに前記導電部材１０の構成材料としては、導電性を有し且つ放電用針７と接続、固定が可能であり且つ外部配線Ｌａとの接続、固定が可能な材料であればよく、種々の導電性金属、活性炭素繊維成形体、導電性金属メッキ材等が選択される。さらに前記絶縁性カバー１１としては、絶縁性を有し且つ絶縁性基板８に接着又は接合可能な材料、例えばエポキシ系樹脂やポリアミド樹脂が選択される。

固定ベース１の一側には、高電圧放電手段としての高周波高電圧パルス放電用電源Ｅが設置されており、この電源Ｅの印加側端子Ｅａに接続した印加側の外部配線Ｌａが、導電部材１０を介して前記陽電極Ｐの放電用針７に接続される。また同電源Ｅのグランド側端子Ｅｂに接続したグランド側の外部配線Ｌｂは接地Ｇされており、その外部配線Ｌｂの途中には前記渦巻きコイル４が介装される。即ち、電源Ｅのグランド側端子Ｅｂは、渦巻きコイル４を介して接地Ｇされる。

前記高周波高電圧パルス放電用電源Ｅは、図示例では周波数が高く（例えば１０ＫＨｚ）、電圧が高い（例えば１０ＫＶ）の高周波高電圧パルスを少なくとも所定時間（例えば１０分）以上放電し得るように構成され、その放電出力波形は矩形波に、電極波形はサイン波に調整される。

而して水槽Ｖ内に水を入れた場合において、その水槽Ｖの水面Ｗｆ上の空中に存する前記陽電極Ｐと、水槽Ｖの水中に少なくとも一部（図示例では水槽底壁Ｖａの上面及び帯電部材５）を浸漬させた陰電極Ｍとの間で、高周波高電圧パルス放電用電源Ｅにより高周波高電圧パルスを放電させると、後述するように陽電極Ｐと水面Ｗｆとの間でプラズマ放電流Ｘが生じる。そして、このプラズマ放電流Ｘを水槽Ｖ内の水Ｗに作用させることにより、この水が、プラズマ放電前の状態よりもオゾン濃度が高く且つ酸化還元電位が低く且つまた溶存酸素量が少ないプラズマ放電処理水となる。

次に第１実施例の作用を説明する。

先ず、前記プラズマ放電の原理を、図４を併せて参照して説明する。

図４に示す実験モデルでは、前記実施例における陰電極Ｍの構造（即ち渦巻きコイル４と水槽底壁Ｖａと蓄電部材５相互のサンドイッチ構造）を模して、渦巻きコイル４と絶縁体又は誘電体製の平板２０（図示例ではガラス板）と蓄電部材５相互のサンドイッチ構造体が支持台２１の上面に載置、固定されており、その渦巻きコイル４と電池２２（例えば８ボルト）と開閉スイッチ２３とが閉回路２４で直列に接続される。

このモデルにおいて、開閉スイッチ２３を手動で小刻み（毎秒数回程度）に開閉操作したときの電子の放出状況を、陰電極Ｍの上方空間に配した電子測定器２５により確認すると、２〜３ＫＶ／ｍの数値が測定された。このことから、次のような事象の発生が推測される。即ち、上記スイッチ２３の開閉に伴い渦巻きコイル４の上方空間に発生する磁場の強弱が、ガラス板２０を隔ててコンデンサ作用を起こして、そのガラス板２０の下面（コイル接触面）にはプラス電荷が、また同ガラス板２０の上面にはマイナス電荷、即ち電子がそれぞれ集まり、そのガラス板２０の上面に集まった電子がガラス板２０上の蓄電部材５即ち活性炭素繊維の正孔（ＯＨ基）に蓄電されるため、スイッチ２３の開閉を繰り返すと、蓄電された電子が活性炭素繊維において過飽和になって、その正孔から外部（上方空間）に放出されているものと考えられる。

而して、本実施例のプラズマ放電処理水生成装置Ａにおいて、その高周波高電圧パルス放電用電源Ｅにより高周波高電圧パルス放電を実施した場合には、その電源Ｅのグランド側端子Ｅｂに連なる渦巻きコイル４には高周波のマイナスパルスが印加され、即ち、マイナスの直流電圧が断続的に渦巻きコイル４に通電されることとなり、結果的には、前記実験モデルで開閉スイッチ２３を断続的に開閉した状態と同じになり、しかもその開閉の回数は１０ＫＨｚと極めて高速である。

従って、水槽Ｖ内に水が貯溜される場合において、陰電極Ｍにおける蓄電部材５を構成する活性炭素繊維の正孔には、上記高周波高電圧パルス放電に伴い短時間のうちに極めて多数の電子が水槽Ｖ内の水中に放出されることになるが、その放出電子が、水の保持できるマイナス電荷数を超えると（即ち水中への電子の放出が過度になされて、水中の電子が過飽和となると）、その放出電子は、水面Ｗｆよりその上方の陽電極Ｐの放電用針７に向かって空中に飛び出す。そして、この飛び出した多数の電子は、空中の酸素分子と衝突して、例えばマイナス電荷を有する酸素ラジカルと、プラス電荷を有するスーパーオキサイト群を生じさせ、それらが同じ空間に同時に多数混在分布することで、図５に模式的に示すような発光状態のプラズマ放電流Ｘが、各放電用針７とその直下の水面Ｗｆとの間でそれぞれ発生する。このとき、水面Ｗｆには、各プラズマ放電流Ｘに対応してすり鉢状の凹部ｓが形成されており、この凹部ｓの存在からも、プラズマ放電流Ｘのエネルギが放電用針７から水面Ｗｆ側に向かい、その水面下に入り込む様子が容易に窺い知れる。

尚、空気の主要成分である窒素分子は、酸素分子に比べ安定度が高く、本条件による電子衝突エネルギではラジカル分子を発生せず、上記プラズマ放電流Ｘの発生によってもＮＯｘ等の有害成分を生じさせないことが確認された。

而して、上記プラズマ放電流Ｘは、放電用針７から水面Ｗｆ側に向かう途中でその周囲空間の酸素分子や上記スーパーオキサイト群を巻き込んでオゾンや酸素ラジカルを生じさせると共に、そのオゾンや酸素ラジカルを水中に強力に引擦り込んでオゾンの水中への分子レベルでの溶解を起こし、またそれと同時に、水中に元々溶解していた一部の酸素分子が空中に放出される。そして、その水に溶解した一部のオゾンと酸素ラジカルが水分子と反応すると、水酸基ラジカル（ＯＨ・）とヒドロキシルラジカル（Ｈ₃Ｏ₂・）および（Ｈ₃Ｏ・）が発生する。

このようにして得られたプラズマ放電処理水は、溶存酸素量がプラズマ放電処理前と比べて大幅に減少（例えば750 ppm →500 ppm ）すると共に、酸化還元電位がプラズマ放電処理前と比べて大幅に減少（例えば700 mV→400mV ）し、またオゾン濃度が大幅に増加して0.1 ppm 〜３ppm 程度含まれるようになる。そして、このプラズマ放電処理水は、界面活性効果が高く、灯油等の油とエマルジョンを形成可能な程度の高い親油性を発揮する。また上記ヒドロキシルラジカル（Ｈ₃Ｏ₂・）および（Ｈ₃Ｏ・）は、前述のようなアスベスト無害化のための弱酸塩及び強酸塩の金属相互の置換反応の反応速度を上げる強酸の代替手段となり得る。

かくして、前記プラズマ放電処理水生成装置Ａにより、水槽Ｖ内の水（例えば水道水）に対し所定時間（例えば１０分間）に亘り上記のプラズマ放電処理を行えば、その水は、プラズマ放電前の状態よりもオゾン濃度が高く且つ酸化還元電位が低く且つまた溶存酸素量が少なく且つまた油との親和性が良好なプラズマ放電処理水となる。しかも、このプラズマ放電処理水は、生成後、比較的長期（約１カ月以上）に亘って水中にオゾンを高い濃度のまま溶解させておくことができることが確認された。これは、前述のようにプラズマ放電流Ｘによりオゾンを水中に強力に引擦り込んで、オゾンの水中への分子レベルでの溶解を促進できるためと考えられる。従って、上記プラズマ放電処理水は、長期の保存に適したオゾン水となるものであり、しかもこれを生成後すぐに使用する必要がないことから、プラズマ放電処理水生成装置Ａを処理水の使用現場（即ちアスベストの無害化処理施設）近くに設置する必要がなく、利便性や量産性に優れている。

次に図６を参照して本発明の第２実施例を説明する。この実施例は、先の実施例における活性炭素繊維からなる蓄電部材５を省略したものであり、その他の構成は、第１実施例と同じであるので、各構成部材には、第１実施例と同じ参照符号を付した。

而して第１実施例では、水槽底壁Ｖａのコンデンサー的な作用を強化して陰電極Ｍから水槽Ｖ内の水中への電子放出を効率よく行わせるために、活性炭素繊維からなる蓄電部材５を水槽底壁Ｖａを挟んで渦巻きコイル４上に近接配置しているが、この蓄電部材５を第２実施例のように省略しても、水槽底壁Ｖａ自体のコンデンサー的な作用は得られ、電子の放出効率が多少低下するだけであることから、プラズマ放電流Ｘ自体の発生は可能である。この第２実施例では、蓄電部材５の省略によりそれだけ構造簡素化が図られる。

次に図７を参照して本発明の第３実施例を説明する。この実施例は、高電圧放電手段としての高周波高電圧パルス放電用電源Ｅのグランド側端子Ｅｂに接続したグランド側の外部配線Ｌｂを水槽Ｖ内に直接引き込むように配線すると共に、その端末部を、水槽Ｖ内底部に設置した導電材製の陰電極Ｍに接続したものであって、先の実施例の陰電極Ｍにおける渦巻きコイル４や蓄電部材５は省略されている。その他の構成は、第１実施例と同じであるので、各構成部材には、第１実施例と同じ参照符号を付した。

而して第１、第２実施例の陰電極Ｍ構造では、水槽Ｖ内の水中へ引き込む配線部分を無くして感電のリスクを軽減し得る効果があるが、そのリスクに対し万全の措置をとれれば、本第３実施例のような陰電極構造としても、プラズマ放電流Ｘ自体の発生は可能であり、実用上問題はない。この第３実施例では、陰電極構造が簡素化されてコスト節減が図られる。

次に図８を参照して本発明の第４実施例を説明する。この実施例は、量産性を高めるためにプラズマ放電処理を連続的且つ効率よく行えるようにしたものである。プラズマ放電処理水生成装置Ａは、水Ｗを貯留する水槽Ｖの内部に堰としての鉛直平板状の堰板４０が一体に設けられ、この堰板４０により水槽Ｖ内が少なくとも２室（図示例では第１室Ｃ１と第２室Ｃ２）に画成される。その第１，第２室Ｃ１，Ｃ２間には、その各々の底部に両端が開口する連通路４２が接続され、その連通路４２には、第１室Ｃ１から第２室Ｃ２に向けて水を強制的に還流させる還流手段としてのポンプ４１が介装されていて、そのポンプ４１の運転により第２室Ｃ２に還流された水が堰板４０の上端部を超えて第１室Ｃ１側にオーバフロー可能となっている。堰板４０の上端部には、そこをオーバフローしようとする水の中に浸漬されるように陰電極Ｍが該上端部の長手方向に沿って配設される。

前記陰電極Ｍは、図示例では導電性の金網で堰板４０の上端部にこれを跨ぐように逆Ｕ字状に形成され、一方、陽電極Ｐは、陰電極Ｍの斜め上方空間に堰板４０の上端部の長手方向に沿って互いに間隔をおいて並設されて各々の先端が該陰電極Ｍに向かって延びる導電性材料よりなる多数の放電用針７…を備える。尚、それら放電用針７…の取付構造は、先の実施例と基本的に同様であるので、説明を省略する。

水槽Ｖの外には、先の実施例と同様、高電圧放電手段としての高周波高電圧パルス放電用電源Ｅが設置されており、この電源Ｅの印加側端子Ｅａに接続した印加側の外部配線Ｌａが前記陽電極Ｐの放電用針７に接続される。また同電源Ｅのグランド側端子Ｅｂに接続したグランド側の外部配線Ｌｂは接地Ｇされており、その外部配線Ｌｂの途中に前記陰電極Ｍが介装される。尚、図８に鎖線で示すように、前記外部配線Ｌａ，Ｌｂの途中（特に高周波高電圧パルス放電用電源Ｅと陽電極Ｐ，陰電極Ｍとの間）には必要に応じて電圧調整用のトランスＴを介装可能である。

而して、この第４実施例においては、水槽Ｖ内にプラズマ放電処理すべき水Ｗを予め入れておき、還流手段としてのポンプ４１を連続運転すると、第１室Ｃ１内の水Ｗがポンプ４１で第２室Ｃ２内に強制的に圧送され、これにより、第２室Ｃ２内の水面が上昇して堰板４０を超えるようになると、その水Ｗが堰板４０の上部からオーバフローして第１室Ｃ１に流下し、このようにして第１室Ｃ１と第２室Ｃ２間で水槽Ｖ内の水Ｖが強制循環される。この水循環状態において、堰板４０の斜め上方で水槽Ｖ内の上部空間に存する前記陽電極Ｐと、水槽Ｖの水中（図示例では堰板４の上端部近傍）に浸漬させた陰電極Ｍとの間で、高周波高電圧パルス放電用電源Ｅにより高周波高電圧パルスを放電させると、先の実施例と同様にして、陽電極Ｐ（放電用針７）と、堰板４０をオーバフローしようとする水の表面との間でプラズマ放電流Ｘが生じる。そして、このプラズマ放電流Ｘを、堰板４０をオーバフローしようとする水Ｗに直接作用させることにより、この水Ｗが、先の実施例で得られるプラズマ放電処理水と同様のプラズマ放電処理水となる。

この第４実施例によれば、水槽Ｖの第１室Ｃ１と第２室Ｃ２間で水を循環させながらその水に対しプラズマ放電処理を継続的且つ十分に行うことができるため、プラズマ放電処理水の量産化やコスト節減を図る上で有利である。しかも図示例では、堰板４０の上端部長手方向に沿って配列された多数の放電用針７…から堰板４０のオーバフロー流に向かって多数の（従って広範囲に亘り）プラズマ放電流Ｘを生じさせることができるから、プラズマ放電処理を連続的に効率よく行うことができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。例えば、本発明方法は、建物や種々の設備の壁面に付着したアスベストを無害化処理するのに実施可能であることは勿論のこと、他物に固定されていないアスベスト、例えば建物や種々の設備の壁面より分離、回収されて特定場所に集められたアスベストを無害化処理するのにも実施可能である。尚、ここでいうアスベストには、アスベスト単体状態で使用されるものが含まれることは元より、ロックウールその他の建築資材と混在した状態で使用されているアスベストも含まれる。

またプラズマ放電処理水生成装置Ａの第１実施例では蓄電部材５として活性炭素繊維からなる繊維成形体を用いたが、この活性炭素繊維に代えて、水槽底壁Ｖａの上面側に集まるマイナス電荷（電子）を蓄電可能であり且つ水中へ放出可能な種々の素材を使用することができる。

本発明のアスベスト無害化処理方法の実施に用いるプラズマ放電処理水を生成するためのプラズマ放電処理水生成装置の第１実施例を示す全体縦断面図前記プラズマ放電処理水生成装置の平断面図（図１の２−２線断面図）図１の３矢視部の拡大縦断面図プラズマ放電の原理を説明するための実験モデル図陽電極と陰電極間でのプラズマ放電流の発生状態を簡略的に示す説明図プラズマ放電処理水生成装置の第２実施例を示す、図１対応図プラズマ放電処理水生成装置の第３実施例を示す、図１対応図プラズマ放電処理水生成装置の第４実施例を示す全体縦断面図図８の９矢視平面図第４実施例のプラズマ放電処理水生成装置の要部を示す斜視図（図８の１０矢視より見た斜視図）陽電極と陰電極間でのプラズマ放電流の発生状態を簡略的に示す説明図（図１０の１１−１１線拡大断面図）光学顕微鏡（倍率３０００倍）により撮影したクリソタイルを示す光学顕微鏡写真であって、（Ａ）は無害化処理前の状態を、また（Ｂ）は無害化処理後の状態を示すクリソタイルの針状結晶の状態変化を示すための光学顕微鏡写真の拡大写真であって、（Ａ）は、本発明方法によりクリソタイルの針状結晶が溶解した直後の状態（処理の開始から２時間後）を示し、（Ｂ）は、同方法によりクリソタイルの針状結晶が溶解後、ガラス化した状態（処理の開始から３日後）を示す

符号の説明

Ａ・・・プラズマ放電処理水生成装置
Ｃ１・・第１室
Ｃ２・・第２室
Ｅ・・・高周波高電圧パルス放電用電源（高電圧放電手段）
Ｅａ・・印加側端子
Ｅｂ・・グランド側端子
Ｇ・・・接地
Ｍ・・・陰電極
Ｐ・・・陽電極
Ｖ・・・水槽
Ｗ・・・水
Ｗｆ・・水面
Ｘ・・・プラズマ放電流
７・・・放電用針
４０・・堰板（堰）
４１・・ポンプ（還流手段）

Claims

アスベスト構成分子内のマグネシウム原子の少なくとも一部をカルシウム原子と置換する反応と、前記アスベスト構成分子内の水酸基にアルコキシランを結合させる反応とに基づいて、アスベストの針状結晶を膨張、固化させ且つその固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化することにより、アスベストを無害化することを特徴とする、アスベストの無害化処理方法。
アルコキシランをアルコール系溶剤に混ぜた溶液中に、水と反応して固化するカルシウム塩と、マグネシウムよりもイオン化傾向の低いＫ、Ｃａ又はＮａのうちの少なくとも１種の強酸塩とを混ぜて得られる処理溶液を作成し、
この処理溶液をアスベストに接触、吸収させ、更にそのアスベストに水を作用させることにより、該アスベストの針状結晶を膨張、固化させ、その固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化して、アスベストを無害化することを特徴とする、アスベストの無害化処理方法。
予めプラズマ放電処理された水を、前記アスベストに作用させる前記水として用いることを特徴とする、請求項２に記載のアスベストの無害化処理方法。
水（Ｗ）を貯留した水槽（Ｖ）と、この水槽（Ｖ）の水面（Ｗｆ）上の空間に配設される放電用の陽電極（Ｐ）と、この水槽（Ｖ）の水中に少なくとも一部を臨ませた陰電極（Ｍ）と、その陰電極（Ｍ）より水中に電子を過度に放出させて陽電極（Ｐ）と水面（Ｗｆ）との間でプラズマ放電を生じさせ得るように該陽電極（Ｐ）と陰電極（Ｍ）との間で高電圧放電を行うための高電圧放電手段（Ｅ）とを少なくとも備えたプラズマ放電処理水生成装置を用いてプラズマ放電処理水を作成し、そのプラズマ放電処理水を、前記アスベストに作用させる前記水として用いることを特徴とする、請求項２に記載のアスベストの無害化処理方法。
前記処理溶液中にアスベストを投入、攪拌した後、その処理溶液に前記プラズマ放電水を添加、攪拌することにより、アスベストの針状結晶を膨張、固化させ且つその固化後のガラス化反応で前記針状結晶を溶解させた状態でガラス化することを特徴とする、請求項３又は４記載のアスベストの無害化処理方法。
前記請求項４に記載のアスベストの無害化処理方法の実施に用いるプラズマ放電処理水生成装置であって、
前記水槽（Ｖ）が、その内部を少なくとも２室（Ｃ１，Ｃ２）に分割する堰（４０）を備え、その２室（Ｃ１，Ｃ２）間には、その第１室（Ｃ１）から第２室（Ｃ２）に向けて水を強制的に還流させる還流手段（４１）が設けられていて、その第２室（Ｃ２）に還流された水が前記堰（４０）の上端部を超えて第１室（Ｃ１）側にオーバフロー可能であり、前記堰（４０）の上端部には、そこをオーバフローしようとする水の中に少なくとも一部が浸漬されるように前記陰電極（Ｍ）が該上端部の長手方向に沿って配設されることを特徴とする、プラズマ放電処理水生成装置。
前記陰電極（Ｍ）は、金網で前記堰（４０）の上端部にこれを跨ぐように形成され、前記陽電極（Ｐ）は、前記陰電極（Ｍ）の上方空間に前記堰（４０）の上端部の長手方向に互いに間隔をおいて並設されて各々の先端が該陰電極（Ｍ）に向かって延びる導電性材料よりなる多数の放電用針（７）を備えることを特徴とする、請求項６に記載のプラズマ放電処理水生成装置。